沼氣資源化處理系統中的cstr一體化反應器的運行方法
【專利摘要】本發明公開了一種沼氣資源化處理系統中的CSTR一體化反應器的運行方法，在CSTR一體化反應器中，增添了回流系統和反向攪拌裝置可有效提高對碎秸稈和厭氧發酵液的攪拌效率，使得在攪拌過程中，原料能在兩個攪拌葉之間形成對流，以解決傳統攪拌機攪而不拌的問題，有助于提高秸稈產沼氣的效率。同時本發明在出料口處增加螺旋槳，可快速將廢料從罐體內排出。
【專利說明】沼氣資源化處理系統中的CSTR—體化反應器的運行方法
[0001]本發明申請是母案申請“基于CSTR發酵裝置的沼氣資源化處理系統”的分案申請，母案申請的申請號為2015101796836，申請日為2015年4月15日
技術領域
[0002]本發明屬于沼氣制備技術領域，特別涉及一種沼氣資源化處理系統中的CSTR—體化反應器的運行方法。
【背景技術】
[0003]我國是一個農業大國，農作物播種面積居世界第一位，據統計，目前我國每年秸桿產量大約有7億噸。在過去農作物秸桿多被作為燃料使用，但隨著我國人民生活水平的不斷提高，以及農村經濟的發展和能源供應的改善，近些年來，農民對秸桿的燃燒利用也逐漸減少，剩余農作物秸桿的數量越來越大，據估計每年已達到4億噸左右。大量剩余秸桿的隨地堆棄和任意焚燒，造成了大氣污染、土壤礦化、火災事故、堵塞交通等大量的社會、經濟和生態問題;與此同時，秸桿作為一種可再生能源，蘊含著巨大的生物質能量，它的資源化利用，對節約能源、改善生態環境、實現社會的可持續發展，有著重大意義。
[0004]秸桿干發酵產沼氣是水稻、玉米、花生等農作物秸桿作為原料，經過粉碎并添加發酵菌劑做堆慪等預處理后，加入厭氧發酵裝置中進行厭氧發酵來生產沼氣和有機肥料，在工業生產中，通常采用CSTR反應器(continuous stirred tank reactor，即連續攪拌反應器系統)作為厭氧發酵裝置來生產沼氣，傳統的厭氧發酵裝置攪拌效率有待提高，攪拌效率的高低直接影響到秸桿的發酵效率和沼氣的產氣率；另外，當發酵完成后需要將廢料從發酵裝置內排出，由于廢料具有一定粘性，因此廢料不易排出且廢料常常會黏在裝置內壁。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種沼氣資源化處理系統中的CSTR一體化反應器的運行方法。
[0006]本發明采用以下技術方案來實現:
[0007]一種基于CSTR發酵裝置的沼氣資源化處理系統，包括秸桿儲存倉、快速降解罐、水解罐、獨立換熱器、CSTR—體化反應器、沼氣純化裝置、葉面肥倉、沼液暫存池、固液分離器、有機肥倉;秸桿儲存倉連接快速降解罐;快速降解罐通過管道與水解罐連接;水解罐通過管道與獨立換熱器連接;獨立換熱器分別通過管道與CSTR—體化反應器和固液分離器連接；CSTR—體化反應器通過管道與沼氣純化裝置連接；固液分離器通過管道與沼液暫存池連接；固液分離器通過管道與有機肥倉連接;沼液暫存池分別通過管道與水解罐和葉面肥倉連接。
[0008]所述CSTR—體化反應器包括罐體、電機、反向攪拌裝置和回流系統。所述罐體的外壁設置有保溫層，且在罐體外壁和保溫層之間設置有加熱層，加熱層內設置有加熱裝置;罐體頂端設置有出氣口 ；罐體底端設置有出料口；出料口處設置有螺旋槳，當發酵完成后，通過螺旋槳的攪動，可快速將廢料從罐體內排出；罐體頂端設置有進料口；罐體內部設置有反向攪拌裝置;所述電機設置在罐體的頂端，電機與反向攪拌裝置連接，并驅動反向攪拌裝置運動進行攪拌;罐體上設置有防爆口，防止發酵時罐體內的壓力過大而發生爆炸;罐體上還設置有壓力傳感器和溫度傳感器，用于監控罐體內的壓力和溫度;所述回流系統包括回流出口、回流入口和循環栗，回流入口和回流出口之間通過管道連接，循環栗設置在回流入口和回流出口之間的管道上；回流出口設置在罐體的底端，回流入口設置在罐體的頂端。工作時，在循環栗的作用下，罐體內的發酵原料和發酵液從回流出口循環流入回流入口，有助于發酵原料和發酵液的充分攪拌。所述反向攪拌裝置，包括行星輪系機構、軸、外攪拌葉、內攪拌葉;所述行星輪系機構由內齒圈、行星輪、行星架和太陽輪組成，行星輪系機構固定在軸上;所述內攪拌葉固定在軸上;所述外攪拌葉緊貼罐體內壁，且外攪拌葉的一端通過螺栓固定在內齒圈上，另一端通過軸套固定在軸的下端。
[0009]本發明在CSTR—體化反應器中，增添了回流系統和反向攪拌裝置可有效提高對碎秸桿和厭氧發酵液的攪拌效率，有助于提高秸桿產沼氣的效率。同時本發明在出料口處增加螺旋槳，可快速將廢料從罐體內排出。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的CSTR—體化反應器的結構示意圖，
[0011 ]圖2是CSTR—體化反應器的反向攪拌裝置的結構示意圖，
[0012]圖3是圖2的俯視圖，
[0013]圖4是反向攪拌裝置的行星輪系機構的結構示意圖，
[0014]圖5是反向攪拌裝置的行星輪系機構的結構簡圖，
[0015]圖6是本發明的結構示意圖。
[0016]圖中:a為稻桿儲存倉，b為快速降解罐，c為水解罐，d為獨立換熱器，e為CSTR—體化反應器，f為沼氣純化裝置，g為葉面肥倉，h為沼液暫存池，i為固液分離器，j為有機肥倉，I為罐體，2為進料口，3為電機，4為出氣口，5為防爆口，6螺旋槳，7為出料口，8為加熱層，9為保溫層，10溫度傳感器，11為壓力傳感器，12為行星輪系機構，12-1為內齒圈，12-2為行星輪，12-3為行星架，12-4為太陽輪，12-5螺栓，13為軸，14為外攪拌葉，15為內攪拌葉，16為軸套，17為回流出口，18為循環栗，19為回流入口。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術方案。
[0018]如附圖6所示，本發明所涉及的一種基于CSTR發酵裝置的沼氣資源化處理系統，包括秸桿儲存倉a、快速降解罐b、水解罐C、獨立換熱器d、CSTR—體化反應器e、沼氣純化裝置f、葉面肥倉g、沼液暫存池h、固液分離器1、有機肥倉j;秸桿儲存倉連接快速降解罐;快速降解罐通過管道與水解罐連接;水解罐通過管道與獨立換熱器連接;獨立換熱器分別通過管道與CSTR—體化反應器和固液分離器連接;CSTR—體化反應器通過管道與沼氣純化裝置連接;固液分離器通過管道與沼液暫存池連接;固液分離器通過管道與有機肥倉連接;沼液暫存池分別通過管道與水解罐和葉面肥倉連接。
[0019]如附圖1所示，所述CSTR—體化反應器包括罐體1、電機3、反向攪拌裝置和回流系統。
[0020]所述罐體的外壁設置有保溫層9，且在罐體外壁和保溫層之間設置有加熱層8，加熱層內設置有加熱裝置;罐體頂端設置有出氣口4;罐體底端設置有出料口 7;出料口處設置有螺旋槳6，當發酵完成后，通過螺旋槳的攪動，可快速將廢料從罐體內排出；罐體頂端設置有進料口 2;罐體內部設置有反向攪拌裝置;所述電機3設置在罐體的頂端，電機與反向攪拌裝置連接，并驅動反向攪拌裝置運動進行攪拌;罐體上設置有防爆口 5，防止發酵時罐體內的壓力過大而發生爆炸;罐體上還設置有壓力傳感器11和溫度傳感器10，用于監控罐體內的壓力和溫度。
[0021 ] 所述回流系統包括回流出口 17、回流入口 19和循環栗18，回流入口和回流出口之間通過管道連接，循環栗設置在回流入口和回流出口之間的管道上；回流出口設置在罐體的底端，回流入口設置在罐體的頂端。工作時，在循環栗的作用下，罐體內的發酵原料和發酵液從回流出口循環流入回流入口，有助于發酵原料和發酵液的充分攪拌。
[0022]如圖2至圖5所示，所述反向攪拌裝置，包括行星輪系機構12、軸13、外攪拌葉14、內攬摔葉15;所述行星輪系機構12由內齒圈12-1、行星輪12_2、行星架12_3和太陽輪12_4組成，行星輪系機構12固定在軸13上;所述內攪拌葉15固定在軸13上;所述外攪拌葉14緊貼罐體內壁，且外攪拌葉14的一端通過螺栓12-5固定在內齒圈12-1上，另一端通過軸套16固定在軸13的下端。
[0023]CSTR—體化反應器使用時，當原料從進料口進入罐體后，啟動電機，電機帶動軸以及固定于其上的內攪拌葉轉動，與此同時，固定在軸上的太陽輪通過與之相互嚙合的行星輪帶動內齒圈反向轉動，由于外攪拌葉固定內齒圈上，從而使外攪拌葉和內攪拌葉形成相互反向轉動。使得在攪拌過程中，原料能在兩個攪拌葉之間形成對流，以解決傳統攪拌機攪而不拌的問題；同時，啟動循環栗，在循環栗的作用下，罐體內的發酵原料和發酵液從回流出口循環流入回流入口，有助于發酵原料和發酵液的充分攪拌。另外對于粘性原料的攪拌，由于本發明的外攪拌葉緊貼罐體的內壁，使得粘性原料不會粘著在攪拌筒的內壁，有利于粘性原料的攪拌和排出。當發酵完成后，開啟出料口處的螺旋槳，通過螺旋槳的攪動，可快速將廢料從罐體內排出。
[0024]以上對本發明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性勞動的等同替換均落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種沼氣資源化處理系統中的CSTR—體化反應器的運行方法，其特征在于: CSTR—體化反應器包括罐體、電機、反向攪拌裝置和回流系統;所述罐體的外壁設置有保溫層，且在罐體外壁和保溫層之間設置有加熱層，加熱層內設置有加熱裝置;罐體頂端設置有出氣口 ；罐體底端設置有出料口 ；出料口處設置有螺旋槳;罐體頂端設置有進料口 ；罐體內部設置有反向攪拌裝置;所述電機設置在罐體的頂端，電機與反向攪拌裝置連接;所述回流系統包括回流出口、回流入口和循環栗，回流入口和回流出口之間通過管道連接，循環栗設置在回流入口和回流出口之間的管道上;所述反向攪拌裝置，包括行星輪系機構、軸、外攪拌葉、內攪拌葉;所述行星輪系機構由內齒圈、行星輪、行星架和太陽輪組成，行星輪系機構固定在軸上;所述內攪拌葉固定在軸上;所述外攪拌葉緊貼罐體內壁，且外攪拌葉的一端通過螺栓固定在內齒圈上，另一端通過軸套固定在軸的下端。 沼氣資源化處理系統中的CSTR—體化反應器的運行方法如下:當原料從進料口進入罐體后，啟動電機，電機帶動軸以及固定于其上的內攪拌葉轉動，與此同時，固定在軸上的太陽輪通過與之相互嚙合的行星輪帶動內齒圈反向轉動，由于外攪拌葉固定內齒圈上，從而使外攪拌葉和內攪拌葉形成相互反向轉動，使得在攪拌過程中，原料能在兩個攪拌葉之間形成對流，以解決傳統攪拌機攪而不拌的問題；同時，啟動循環栗，在循環栗的作用下，罐體內的發酵原料和發酵液從回流出口循環流入回流入口，有助于發酵原料和發酵液的充分攪拌;另外對于粘性原料的攪拌，由于本發明的外攪拌葉緊貼罐體的內壁，使得粘性原料不會粘著在攪拌筒的內壁，有利于粘性原料的攪拌和排出；當發酵完成后，開啟出料口處的螺旋槳，通過螺旋槳的攪動，可快速將廢料從罐體內排出。2.根據權利要求1所述的沼氣資源化處理系統中的CSTR—體化反應器的運行方法，其特征在于:所述回流出口設置在罐體的底端。3.根據權利要求1所述的CSTR—體化反應器，其特征在于:所述回流入口設置在罐體的頂端。
【文檔編號】C12M1/34GK106085836SQ201610404680
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年4月15日
【發明人】高衛華
【申請人】天紫環保投資控股有限公司